Микрофлора почвы

Распределение микроорганизмов в почве

Количество микробов в почве достигает невероятных значений — до 10 миллиардов клеток на один грамм. Однако по вертикальному профилю они распределены крайне неравномерно. На самой поверхности почвы микроорганизмов сравнительно мало. Это связано с губительным воздействием агрессивных факторов внешней среды, в первую очередь прямых ультрафиолетовых лучей и постоянного высушивания.

Максимальная концентрация микробной биомассы наблюдается в поверхностном слое на глубине до 10 сантиметров. По мере дальнейшего углубления численность бактерий и грибов начинает резко падать. Нижняя граница обитания располагается на глубине 3–4 метров — там микроорганизмы практически полностью отсутствуют.

Качественный и количественный состав флоры зависит от множества факторов: типа и текущего состояния грунта, характера произрастающей растительности, а также от ключевых абиотических показателей. Оптимальными условиями для подавляющего большинства почвенных обитателей являются нейтральный уровень pH, высокая относительная влажность и температурный диапазон от 25 до 45 °C.

Физиологические группы почвенных бактерий

В зависимости от выполняемых биохимических функций бактерии делятся на несколько основных групп, обеспечивающих круговорот веществ в природе.

1. Азотфиксирующие бактерии. Их главная задача заключается в усвоении молекулярного азота непосредственно из атмосферы. К типичным представителям относятся микроорганизмы родов Azotobacter, Azomonas и Mycobacterium. Сюда же примыкают цианобактерии (сине-зеленые водоросли), которые активно используются в современной агротехнике для повышения плодородия земель, например, на заливных рисовых полях.
2. Аммонифицирующие (гнилостные) бактерии. Эта группа микроорганизмов отвечает за минерализацию сложных органических веществ. Среди них выделяют спорообразующие формы, такие как непатогенные почвенные бациллы (Bacillus megaterium, Bacillus subtilis), и неспорообразующие виды — различные представители псевдомонад и микробы рода протей.

Патогенные бактерии и санитарно-эпидемиологическое значение

С позиций медицины и эпидемиологии почва рассматривается как потенциальный источник инфекционных заболеваний. Всю патогенную флору можно разделить на две большие категории.

• Резидентная флора (спорообразующие патогены). К этой группе относятся истинные обитатели почвы, например, возбудители сибирской язвы (Bacillus anthracis), а также бактерии рода Clostridium (возбудители ботулизма, столбняка и газовой гангрены). Благодаря своей способности образовывать высокоустойчивые споры, они могут десятилетиями сохранять жизнеспособность в неблагоприятных условиях. Более того, некоторые из них, в частности Clostridium botulinum, способны активно размножаться непосредственно в грунте.
• Транзиторная флора (кишечные бактерии). Представители семейства Enterobacteriaceae (такие как кишечная палочка, шигеллы, сальмонеллы) попадают в землю транзитом вместе с фекалиями человека или животных. В почве они, как правило, не размножаются из-за отсутствия подходящей питательной среды и постепенно отмирают.

В норме в чистом грунте кишечные бактерии встречаются крайне редко. Именно поэтому обнаружение колиформных бактерий (группы кишечной палочки) служит надежным индикатором фекального загрязнения. Этот факт является важнейшим санитарно-показательным критерием, который прямо свидетельствует о санитарном неблагополучии территории и высоком риске передачи кишечных инфекций.

Почвенные грибы и простейшие

Помимо бактериальной флоры, в состав микробиоценоза входят многочисленные эукариотические организмы, играющие не менее важную роль.

• Почвенные грибы. Они выполняют ключевую экологическую роль в процессах почвообразования и сложной трансформации соединений азота. Грибы обладают высокой биохимической активностью: они способны синтезировать разнообразные антибиотики и токсины. Медицинское значение этих микроорганизмов заключается в том, что токсинообразующие виды могут попадать на сельскохозяйственные продукты питания, вызывая у людей тяжелые заболевания — микотоксикозы.
• Простейшие. Эти микроорганизмы также являются неотъемлемой частью экосистемы. Их численность сильно варьирует и может составлять от 500 до 500 000 особей на 1 грамм почвы. Простейшие питаются органическими остатками и бактериями, тем самым активно влияя на изменение состава органического вещества в грунте.

Также в почве часто обитают лишайники, представляющие собой уникальную симбиотическую ассоциацию грибов и цианобактерий.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Особенности процесса спорообразования у бактерий родов Bacillus и Clostridium.
• Механизмы фиксации молекулярного азота родом Azotobacter.
• Микотоксикозы: влияние специфических токсинов грибов на организм человека.
• Санитарно-микробиологические показатели оценки качества почвы.
• Симбиотические взаимодействия цианобактерий и грибов в составе лишайников.

Другие темы раздела «Экология микробов — микроэкология»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.